综合管廊哈芬槽高质量安装技术及应用

刘怀松 林焕生 向明姣

深圳市天健坪山建设工程有限公司 广东 深圳 518118

随着经济发展迅速，城市化程度不断提高，大城市越来越高的人口密度对城区建设提出了高要求，众多大型城市新建和改造市政工程选择综合管廊，如深圳市于2017年发布实施了《深圳市地下综合管廊管理办法》，以规范地下综合管廊规划、建设、运营和维护，统筹各类管线敷设，集约节约利用地下空间，提高城市综合承载能力。

哈芬槽是一种常用的建筑预埋件，是便于安装且可调节的理想固定件。槽钢内使用泡沫填充物或条形填充材物，能够防止混凝土进入槽钢内（图1）。混凝土幕墙、预制混凝土板块、管道支撑系统、砖砌结构支撑等众多组件都可应用哈芬槽钢进行固定，哈芬槽钢还适用于所有会发生动态承载的固定装置中，如起重轨或机械固定装置，为此可应用专用热轧型槽钢。

图1 常见钢材哈芬槽预埋件

综合管廊中管道支持系统常用哈芬槽进行固定，但施工中普遍存在哈芬槽的安装质量问题。游墨垚[1]结合佛山顺德新逢沙大道一期工程城市管廊预埋哈芬槽施工，从施工工艺、难点等方面对哈芬槽安装进行了阐述。李海龙等[2]也提出了综合管廊工程中的预留预埋问题。

哈芬槽通常采用将锚栓焊接在管廊侧墙的方法固定[3-4]，哈芬槽与模板的贴合度、安装的垂直度、焊接的工艺工法以及混凝土浇筑振捣等多种因素都会影响哈芬槽的安装精度，不利于哈芬槽一次成形。而哈芬槽槽面垂直度偏差过大往往会导致哈芬槽嵌入混凝土深度过深，从而影响管廊支架的安装。因此，将哈芬槽槽面垂直度偏差控制在一定范围内可极大地提高哈芬槽的安装质量，减少返工整改的频率，对管廊整体施工质量的把控具有重要意义[5]。

1 工程概况

金辉路是深圳市坪山区内连接坑梓新能源产业片区、聚龙山生物高新产业片区的南北向主要交通干道。金辉路综合管廊工程，位于深圳市坪山区，属于支线管廊，沿金辉路布置，北起坪山大道（深汕公路），南至临惠路，起点桩号为GK0＋038.593，终点桩号为GK2＋650，全长2 611.407 m，项目区位见图2。

图2 项目区位图

管廊内部支架以托臂形式为主，支架受力由T形螺栓通过哈芬槽钢锚筋与管廊主体钢筋焊接传递到混凝土。哈芬槽选用3823型哈芬槽道，原材料选用Q235B以上碳钢材料，如图3所示。根据设计要求，哈芬槽钢纵向跨距允许偏差±20 mm；嵌入混凝土深度允许偏差≤5 mm；在混凝土中的倾斜允许偏差≤±2°。

2 影响哈芬槽安装质量因素分析

对该项目GK0＋038.593—GK0＋140施工段不同长度的哈芬槽随机调查50个点，总体合格率73%。其中，长度为2 825 mm哈芬槽的安装质量合格率最低，仅为20%，见表1。对造成2 825 mm哈芬槽的安装质量合格率过低的质量问题进一步统计归类，问题可以归纳为哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm、哈芬槽轴线倾斜＞2°、哈芬槽结构表面损坏、哈芬槽纵向跨距偏差＞20 mm共4大类，见图3。

表1 不同长度哈芬槽的合格率调查

图3 “2 825 mm哈芬槽安装质量问题”排列图

从图3可以看出，2 825 mm长的哈芬槽在施工过程中存在的主要质量问题为嵌入混凝土深度＞5 mm。进一步研究可以发现，引起哈芬槽嵌入混凝土深度过深的主要原因有以下4点（图4）：哈芬槽槽面垂直度偏差过大；侧墙垂直度不符合要求；哈芬槽整体内陷在墙体中；侧墙墙体整体凸出。

图4 “哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”问题症结排列图

综合来看，提高哈芬槽安装质量的关键在于解决“哈芬槽槽面垂直度偏差过大”的问题。基于此，项目部根据现场实际施工情况调查发现，影响因素主要有以下2点：

1）电焊工人在焊接作业时，将哈芬槽槽面垂直度控制为俯视的形式，仅凭经验对哈芬槽的槽面俯角进行控制，误差较大。对现场已经安装好的一段哈芬槽的槽面垂直度进行测量，发现哈芬槽的槽面俯角差异较大，见表2和图5。

图5 测量哈芬槽的槽面垂直度

表2 哈芬槽槽面垂直度统计

2）竖向钢筋垂直度无控制措施。由于哈芬槽焊接在钢筋上，在安装模板时需要对侧墙上部倾斜钢筋位置进行调整，使其能够安装在侧墙模板内，钢筋位置的调整会带动固定在钢筋上的哈芬槽向内倾斜，从而导致哈芬槽位置发生变动。

对现场绑扎水平筋后侧墙竖向钢筋垂直度进行了统计，共随机抽查了30个点，发现侧墙竖向钢筋垂直度偏差差异较大，基本维持在4.5%～6.5%之间，难以通过控制一个哈芬槽槽面垂直度使哈芬槽槽面与墙壁竖向钢筋保持平行，如表3和图6所示。

表3 侧墙竖向钢筋垂直度统计

图6 哈芬槽与竖向钢筋位置

3 提高哈芬槽安装质量的技术措施

从控制竖向钢筋垂直度及槽面垂直度2个方面入手，制定了针对性的技术措施，以提高哈芬槽安装合格率。

3.1 传统工艺流程

通过走访调研和文献收集，地铁刚性接触网工程[3]、建筑幕墙及夹芯板[4-5]、综合管廊工程[6]等工程中普遍采用传统的哈芬槽预埋件施工方法，主要流程如下：

1）哈芬槽焊接作业前，取一定位筋，将哈芬槽锚栓与定位筋置于同一水平线上，则钢筋的保护层厚度、定位筋的长度、螺栓锚的长度以及哈芬槽的厚度之和等于模板内腔的厚度。模板内腔的厚度确定后，定位筋的长度也就能确定下来，等定位筋安装好后，将哈芬槽上的螺栓锚焊接在定位筋上，随后将定位筋与侧墙钢筋焊接牢固。

2）将凸形泡沫填充物安装在槽内，并用胶带包封，防止浇筑混凝土时水泥浆进入槽内。

3）待底板、矮墙浇筑完成后，侧墙竖向钢筋完全绑扎水平筋后，再进行哈芬槽上部锚筋与侧墙钢筋的焊接。

4）安装模板、浇筑混凝土，达到强度后拆除模板，去掉泡沫填充物，清理混凝土残渣。

3.2 墙壁钢筋框架垂直度改进措施

针对竖向钢筋垂直度难以控制的问题，采取墙壁钢筋框架垂直度控制措施，具体如下：

3.2.1 增加墙壁水平筋的绑扎高度

针对墙壁竖向钢筋向内倾斜的问题，要求钢筋工在进行底板及墙壁钢筋绑扎时，增加墙壁水平面钢筋绑扎高度，以增强墙壁钢筋框架底部的刚度，减少墙壁竖向钢筋向内倾斜。

同时，为避免钢筋绑扎高度过高，影响混凝土浇筑底板及矮墙混凝土振捣，将墙壁水平面钢筋绑扎高度，保持在高于腋脚顶面高程1.5 m的范围左右（图7）。

图7 墙壁水平面钢筋绑扎高度测量

3.2.2 设置墙壁钢筋斜向临时支撑

在进行侧墙钢筋绑扎时，每隔3 m增加1道斜向临时支撑，支撑的一段采用铁丝绑扎，与侧墙钢筋框架连接固定，另一端支撑在地面混凝土保护层上（图8），并对侧墙钢筋框架垂直度进行调整。垂直度符合设定要求后，采用铁丝绑扎，将斜向临时支撑的另一端与地板钢筋框架连接固定。

图8 墙壁水平面钢筋绑扎高度测量

3.2.3 对墙壁钢筋框架垂直度进行复测

在进行哈芬槽焊接安装前，对墙壁钢筋框架垂直度进行复测，控制垂直度偏差在2.7%±0.1%之间，合格率达到90%时，方可进行下一道工序，不合格点重新调整斜向临时支撑，直至合格率达到90%。

采取以上措施后，随机选取了30个点对墙壁钢筋框架垂直度进行了检查，发现在增加墙壁水平筋高度及墙壁竖向钢筋斜向临时支撑后，墙壁竖向钢筋垂直度偏差在2.7%±0.1%之间的合格率为93%，达到目标设置值。

3.3 哈芬槽位置、槽面垂直度测量改进措施

针对哈芬槽槽面垂直度测量控制欠缺的问题，采取措施增加哈芬槽位置、槽面垂直度测量控制，具体的改进措施如下：

1）进行哈芬槽位置、槽面垂直度测量。电焊工在进行哈芬槽安装前，应对哈芬槽的安装位置进行控制，哈芬槽槽面距离外部钢筋在5 cm±0.5 cm之间，同时采用水平靠尺进行槽面垂直度测量调整，槽面垂直度偏差在2.7%±0.25%之间，待哈芬槽安装位置与槽面垂直度均符合要求后，方可对哈芬槽进行焊接固定。

2）增加哈芬槽位置、槽面垂直度复测工作。在哈芬槽完成安装后，在浇筑底板及矮墙混凝土前，现场施工管理人员采用水平靠尺及卷尺对哈芬槽安装位置及槽面垂直度进行复测工作，以保证哈芬槽安装位置合格率达到85%以上，哈芬槽槽面垂直度偏差合格率达到90%以上。

4 技术改进效果分析

4.1 哈芬槽安装质量分析

通过严格执行各项措施，经过各个环节实施后，对现场哈芬槽重新进行全面检查，总体合格率达到85.25%，其中2 825 mm哈芬槽的合格率为66%，见表4。对于造成“2 825 mm哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”的质量原因再次进行了分类统计，如图9所示。

表4 不同长度哈芬槽的合格率统计

图9 “哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm” 问题症结排列图

可以看出，在“哈芬槽嵌入混凝土深度＞5 mm”问题症结专项调查中，“哈芬槽槽面垂直度偏差过大”占全部质量问题的概率从之前的75.64%下降到24%，可见采取墙壁钢筋框架垂直度控制措施及增加槽面垂直度测量控制措施可有效解决哈芬槽槽面垂直度偏差过大的问题。

4.2 经济社会效益分析

在该项目GK0＋217—GK0＋542施工段，哈芬槽的布设间距为70 cm，共安装2 825 mm长哈芬槽464根，哈芬槽的单价为102.81元，按照优化前合格率20%，优化后合格率66%计算，本技术优化共节约材料成本21 944元，按1根哈芬槽返工人工定额为1人，人工成本为每人每日200元计算，共节约了人工成本42 688元，合计节约64 632元。

5 结语

在深圳市金辉路综合管廊工程中，对引起哈芬槽安装质量问题进行专项研究，确定该项目中嵌入混凝土深度过深是最主要的质量问题，引起该问题的原因包括哈芬槽槽面垂直度偏差过大、侧墙垂直度不符合要求等。针对引起哈芬槽安装质量问题的原因，对传统哈芬槽安装工艺进行改进，形成综合管廊哈芬槽高质量安装技术，并在该项目实施应用，得到如下结论：

1）针对竖向钢筋垂直度难以控制的问题，采取墙壁钢筋框架垂直度控制措施，具体包括：增加墙壁水平筋的绑扎高度、设置墙壁钢筋斜向临时支撑、对墙壁钢筋框架垂直度进行复测。

2）针对哈芬槽槽面垂直度测量控制欠缺的问题，采取措施增加哈芬槽位置、槽面垂直度测量控制，具体包括：进行哈芬槽位置、槽面垂直度测量，增加哈芬槽位置和槽面垂直度复测工作。

3）通过控制综合管廊侧墙竖向钢筋垂直度及增加槽面垂直度测量控制措施，能将哈芬槽嵌入混凝土的深度控制在5 mm以下，解决了槽口与混凝土面不齐的问题，有效地提高了哈芬槽的安装质量。

4）该技术在深圳市金辉路项目中应用，成形后的哈芬槽外观整齐美观，且降低工程成本效果明显，可为类似工程提供借鉴。